DE102017210356A1

DE102017210356A1 - Eine vorrichtung und ein verfahren zum steuern eines haptischen aktuators

Info

Publication number: DE102017210356A1
Application number: DE102017210356.6A
Authority: DE
Inventors: Vladislav Vasilev; David Eke; David Tyndall
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: US10637384B2; US20180159545A1; CN108155846A; CN108155846B; US10673367B2; GB201620746D0; US20180159457A1; US10298163B2; US20180158289A1; DE102017210356B4

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines haptischen Aktuators, insbesondere zum Steuern eines linearen Resonanzaktuators oder einer exzentrischen rotierenden Masse. Die Vorrichtung umfasst einen Spannungssensor zum Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator, wobei die Spannung über den haptischen Aktuator eine gegenelektromotorische Kraftkomponente aufweist; und einen Stromregler, wobei der Stromregler ausgebildet ist zum Vorsehen eines Stromsignals zum Ansteuern des haptischen Aktuators und zum Anpassen des Stromsignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines haptischen Aktuators. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines linearen Resonanzaktuators oder einer exzentrischen rotierenden Masse.
Hintergrund
Haptische Aktuatoren werden üblicherweise in elektronischen Vorrichtungen verwendet, um dem Benutzer ein sensorisches Signal zu liefern, das auch als haptische Rückmeldung bezeichnet wird. Zum Beispiel sind Mobiltelefone häufig mit einem haptischen Aktuator ausgestattet, der vibriert, um eine Benachrichtigung für einen Benutzer vorzusehen, zum Beispiel als einen Hinweis, dass eine Textnachricht empfangen wurde.
Zu diesem Zweck wurden verschiedene Typen von haptischen Aktuatoren entwickelt, unter anderem die exzentrische rotierende Masse, ERM (eccentric rotating mass), und der lineare Resonanzaktuator, LRA (linear resonant actuator).
ERMs basieren auf einem einphasigen DC-Motor, der eine exzentrische Masse antreibt. Da das System asymmetrisch ist, erzeugt das Drehen der Masse eine Kraft proportional zu der Geschwindigkeit der Masse im Quadrat geteilt durch den Rotationsradius, die dann von dem Benutzer wahrgenommen wird. Bei der Rotation der Masse wird eine gegenelektromotorische Kraft, BEMF (back electromotive force), über den Motor erzeugt, die der Spannung der Quelle entgegenwirkt, die sie erzeugt hat. Die BEMF ist proportional zur Frequenz der Rotation der Masse und kann verwendet werden, um eine Rückkopplung an eine Steuervorrichtung vorzusehen, die den Motor betreibt.
ERMs haben eine relativ langsame Anlaufzeit und eine geringe Effizienz bei einem Umwandeln von elektrischer in mechanische Energie. Zusätzlich hängt die Vibrationsstärke von ERMs von der Frequenz der Oszillation ab. Diese Eigenschaften begrenzen die Verwendung von ERMS für haptische Anwendungen.
LRAs basieren auf einer induktiven Spule, die mit einer Feder gekoppelt ist, die einen Permanentmagnet hält. In Betrieb bewegen sich die Feder und das Massesystem entlang einer einzelnen Achse. Wenn ein Strom in eine Richtung durch die Spule fließt, erzeugt er ein magnetisches Feld, das den Magneten abstößt. Wenn der Strom in die andere Richtung fließt, zieht das Magnetfeld den Magneten an. Das System hat eine mechanische Resonanzfrequenz typischerweise in dem Bereich von 50-300 Hz. Die Resonanzfrequenz liefert die optimale Kombination aus Drücken und Ziehen, um den Magneten mit seiner maximalen Beschleunigung anzusteuern. Zusätzlich hat das System einen relativ hohen Q-Faktor, was bedeutet, dass es, wenn aus der Resonanz heraus getrieben, wenig Bewegung erzeugt. Die BEMF der LRA ist proportional zu der Amplitude ihrer Oszillationen.
Im Vergleich mit ERMs sind LRAs etwa doppelt so effizient bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. Zusätzlich sehen die LRAs eine gut-gesteuerte haptische Rückmeldung an den Benutzer vor, da nur die Amplitude einer Vibration des Systems variiert und nicht seine Frequenz.
Die Resonanzfrequenz von LRAs variiert aufgrund des Herstellungsprozesses. Als Ergebnis kann die Resonanzfrequenz von dem spezifizierten Wert abweichen, mit einem Fehler von ungefähr 10%. Zusätzlich hängt die Resonanzfrequenz ab von der Masse, an der der Motor angebracht ist, der Temperatur, der Lebensdauer-Verschlechterung und der Amplitude der Motorvibration (Resonanzpunktänderungen basierend auf der AC-Signalamplitude). All diese Variationen bedeuten, dass ein Ansteuern des LRA mit einer festen Frequenz nicht ausreichend ist, um die maximale Systemleistung zu erzielen. Selbst wenn die Resonanzfrequenz eines spezifischen Motors bekannt ist, bevor ein Signal an diesen angelegt wird, kann das Signal selbst den Resonanzpunkt ändern. Diese Faktoren bedeuten, dass ein Ansteuern eines LRA-Motors an seinem Punkt, der am effizientesten ist und die höchste Vibrationsstärke hat, ein Regelkreissystem erfordert, das die Resonanzfrequenz aktiv verfolgt.
Verschiedene Systeme wurden entwickelt, um ERMs und LRAs zu steuern. In diesen Systemen wird der haptische Aktuator durch ein Spannungssignal angesteuert und die BEMF wird erfasst und als ein Rückkopplungssignal verwendet. In einem ersten Ansatz kann die BEMF nur dann erfasst werden, wenn die Ansteuerung des haptischen Aktuators unterbrochen wurde. In einem zweiten Ansatz werden Erfassungskanäle verwendet, um im laufenden Betrieb den Strom und die Spannung über den LRA zu erfassen. Dies ermöglicht jederzeit eine Überwachung der Betriebsfrequenz des haptischen Aktuators, erfordert jedoch ein komplexes analoges Design und eine signifikante digitale Verarbeitung, was sowohl den Platzbedarf als auch den Energieverbrauch des Systems erhöht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine oder mehrere der oben angeführten Einschränkungen zu adressieren.
Zusammenfassung der Offenbarung
Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird eine Vorrichtung zum Steuern eines haptischen Aktuators vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist einen Spannungssensor zum Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator, wobei die Spannung über den haptischen Aktuator eine gegenelektromotorische Kraftkomponente aufweist; und einen Stromregler, wobei der Stromregler ausgebildet ist zum Vorsehen eines Stromsignals zum Ansteuern des haptischen Aktuators und Anpassen des Stromsignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Zum Beispiel kann die Spannung über den haptischen Aktuator eine DC-Spannung oder eine Repräsentation der Spannung sein, wie ein gefilterter Wert der Spannung.
Optional weist die Vorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die mit dem Stromregler und dem Spannungssensor gekoppelt ist; wobei die Steuervorrichtung ausgebildet ist zum Empfangen der Spannung über den haptischen Aktuator und zum Vorsehen eines Steuersignals an den Stromregler.
Optional kann das Steuersignal ausgebildet sein zum Anpassen zumindest einer aus einer Amplitude und/oder einer Phase des Stromsignals.
Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein zum Erzeugen eines ersten Steuersignals zum Anpassen einer Amplitude des Stromsignals und eines zweiten Steuersignals zum Anpassen einer Phase des Stromsignals.
Optional kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein zum Extrahieren der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aus der Spannung und zum Erzeugen des Steuersignals basierend zumindest zum Teil auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Optional kann das Stromsignal einen Teil aufweisen, der während eines Zeitfensters im Wesentlichen konstant bleibt; und der Spannungssensor kann ausgebildet sein zum Erfassen der Spannung über den haptischen Aktuator an einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters.
Optional kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein zum Überwachen eines Parameters der gegenelektromotorischen Kraftkomponente; und zum Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem Parameter.
Optional kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein zum Vergleichen des Parameters mit einem Referenzwert.
Optional weist der Parameter zumindest eines aus einer Amplitude, einer Phase und einer Frequenz der gegenelektromotorischen Kraftkomponente auf.
Optional weist der Stromregler einen Stromtreiber auf, der mit einem Stromregelkreis gekoppelt ist.
Optional weist der Stromregelkreis einen Stromsensor zum Erfassen des Stromsignals und einen Komparator zum Vergleichen des Stromsignals mit dem Steuersignal und zum Erzeugen eines Fehlersignals auf.
Zum Beispiel kann das Steuersignal ein Direktsignal oder eine Repräsentation des Signals sein, wie ein gefilterter Wert des Signals.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung wird ein haptisches System vorgesehen, das einen haptischen Aktuator aufweist, der mit einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung gekoppelt ist, um den haptischen Aktuator zu steuern.
Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung wird eine mobile Vorrichtung vorgesehen, die ein haptisches System gemäß dem zweiten Aspekt der Offenbarung aufweist.
Die unter Bezugnahme auf den ersten Aspekt der Offenbarung beschriebenen Optionen sind auch dem zweiten und dem dritten Aspekt der Offenbarung gemeinsam.
Gemäß einem vierten Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren für einen Betrieb eines haptischen Aktuators vorgesehen, das aufweist ein Vorsehen eines Stromsignals zum Ansteuern des haptischen Aktuators; Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator während des Ansteuerns des haptischen Aktuators; wobei die Spannung über den haptischen Aktuator eine gegenelektromotorische Kraftkomponente aufweist; und Anpassen des Stromsignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Optional weist das Verfahren ein Extrahieren der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aus der erfassten Spannung auf.
Optional weist das Verfahren auf ein Identifizieren eines Zeitfensters, während dem das Stromsignal im Wesentlichen konstant bleibt; und Erfassen der Spannung über den haptischen Aktuator an einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters.
Optional weist das Regeln des Stromsignals ein Erzeugen eines Steuersignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente auf.
Optional weist das Verfahren auf ein Überwachen eines Parameters der gegenelektromotorischen Kraftkomponente; und Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem Parameter.
Optional weist das Erzeugen des Steuersignals ein Vergleichen des Parameters mit einem Referenzwert auf.
Optional weist der Parameter zumindest eines aus einer Amplitude, einer Phase und einer Frequenz der gegenelektromotorischen Kraftkomponente auf.
Optional weist das Verfahren ein Erfassen des Stromsignals, Vergleichen des Stromsignals mit dem Steuersignal und Erzeugen eines Fehlersignals auf.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden detaillierter auf beispielhafte Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 ein haptisches System gemäß dem Stand der Technik ist;
2 ein Zeitdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Wandlers von 1 zeigt;
3 ein anderes haptisches System gemäß dem Stand der Technik ist;
4 ein weiteres haptisches System gemäß dem Stand der Technik ist;
5 ein Zeitdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems von 4 zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für einen Betrieb eines haptischen Aktuators ist;
7 ein Diagramm eines haptischen Systems zum Implementieren des Verfahrens von 6 ist;
8 ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des haptischen Systems von 7 ist;
9 ein Zeitdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems von 8 zeigt;
10 ein weiteres Zeitdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems von 8 zeigt;
11(a) ein Stromsignal zum Ansteuern eines haptischen Aktuators mit einer trapezförmigen Wellenform ist;
11(b) ein Stromsignal zum Ansteuern eines haptischen Aktuators mit einer gestuften sinusförmigen Wellenform ist;
12 ein Diagramm eines Stromreglers ist;
13 ein Diagramm eines anderen Stromreglers ist;
14 ein Zeitdiagramm ist, das die Arbeitsweise eines haptischen ERM-Systems zeigt.

1 zeigt ein haptisches System 100 gemäß dem Stand der Technik. Das System umfasst einen LRA 105, der mit der Schaltung 110 verbunden ist, um ein an den LRA angelegtes Spannungssignal zu regeln. Die Schaltung 110 umfasst einen Treiber der differentiellen H-Brücke und eine Pulsweitenmodulations-Steuervorrichtung. Der LRA 105 ist als ein erster Widerstand R1 in Serie mit einem ersten Induktor L1 kombiniert mit einem zweiten Widerstand R2 parallel zu einem zweiten Induktor L2 und einem Kondensator C2 modelliert. Die Bewegung der magnetischen Masse des LRA wird durch R2, L2 und C repräsentiert, während die internen Spulen des LRA durch R1 und L1 repräsentiert werden.
In Betrieb wird der LRA 105 durch ein AC-Spannungssignal angesteuert, das von dem Treiber 110 der differentiellen H-Brücke vorgesehen wird. Der H-Brücke-Treiber verwendet ein Pulsweitenmodulations(PWM - pulse width modulation)-Signal bei 20 kHz, um ein Spannungssignal mit niedriger Frequenz (30-300 Hz) über den LRA 105 vorzusehen.
Wenn das PWM-Signal vorhanden ist, kann die Ausgangsspannung abgeleitet werden als $V_{o u t} = I R + L \frac{d i}{d t} + V_{B E M F}$
wobei I der Stromantrieb ist, R der Widerstand des LRA ist, L die Induktivität des LRA ist und V_BEMF die Gegen-EMF-Spannung ist.
2 zeigt das AC-Ansteuerspannungssignal 210, das von dem Treiber 110 der differentiellen H-Brücke vorgesehen wird.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird die differentielle H-Brücke betrieben, um eine positive Ansteuerspannung 210 vorzusehen. An dem Zeitpunkt t1 hört die differentielle H-Brücke auf, den LRA anzusteuern.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 sind die vier Schalter der differentiellen H-Brücke offen und die Ansteuerspannung 210 ist null. Die Komponenten IR und Ldi/dt sind null.
Der LRA hat eine mechanische Trägheit, so dass er selbst dann, wenn er für eine kurze Zeit nicht angesteuert wird, sich weiterbewegt und V_BEMF erzeugt. Wenn die Komponente Ldi/dt null erreicht, ist V_out = V_BEMF. An diesem Zeitpunkt wird die BEMF erfasst und ihre Amplitude und Phase in einer Regelschleife verwendet, um die Ansteuerfrequenz des Ansteuerspannungssignals 210 derart anzupassen, dass sie mit der Resonanzfrequenz des LRA übereinstimmt.
An dem Zeitpunkt t2 wird die differentielle H-Brücke betrieben, um eine negative Ansteuerspannung 210 vorzusehen. Die differentielle H-Brücke setzt die Ansteuerspannung über den LRA bis zu dem nächsten Nulldurchgang an dem Zeitpunkt t3 fort.
Ein Messen der BEMF ermöglicht ein Überwachen der LRA-Motor-Vibrationsamplitude, was wiederum nicht nur eine Resonanzverfolgung, sondern auch eine aktive Beschleunigung und Bremsung ermöglicht. Um den LRA zu beschleunigen, übersteuert die differentielle H-Brücke den LRA über seinen Zielspannungswert, um die BEMF (und die Amplitude der Vibration) auf den erwarteten Pegel zu bringen. An diesem Punkt wird die Treiberstärke auf den beabsichtigten Nennwert reduziert. Um zu bremsen, wird das umgekehrte Verfahren angewendet. Das Ansteuersignal wird um 180 Grad relativ zu der BEMF gedreht, wodurch der Motor langsamer wird und stoppt. An diesem Punkt hört der Treiber auf, ein Signal anzulegen.
3 zeigt ein anderes Vibrationssystem 300. In diesem Fall ist der haptische Aktuator eine ERM. Die ERM kann als ein Widerstand in Serie mit einem Induktor und einer Spannungsquelle, die die BEMF repräsentiert, modelliert werden.
In Betrieb wird die differentielle H-Brücke verwendet, um die ERM mit einer DC-Spannung anzusteuern. Je höher die Spannung ist, desto höher ist die Frequenz einer Rotation der Masse und desto größer ist die Beschleunigung. Ein Bremsen wird durch Umkehren der über die ERM angelegten Spannung durchgeführt.
Die BEMF ist proportional zu der Rotationsgeschwindigkeit des Motors. Mit anderen Worten, die Frequenz der Rotation ist direkt proportional zu der gegenelektromotorischen Kraft, die über den Motor erzeugt wird.
Die Ausgangsspannung kann ausgedrückt werden als: $V_{o u t} = I R + L \frac{d i}{d t} + V_{B E M F}$
wobei I der Stromantrieb ist, R der Widerstand der ERM ist, L die Induktivität der ERM ist und V_BEMF die Gegen-EMF-Spannung ist.
Die DC-BEMF wird erfasst, wenn die differentielle H-Brücke in einem Zustand hoher Impedanz ist, d.h. die vier Schalter der H-Brücke sind offen. Die Schaltung 110 wird verwendet, um das an die ERM angelegte Spannungssignal zu regeln.
Der unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschriebene Ansatz erfordert ein Anhalten des Ansteuerns des haptischen Aktuators, um eine Messung der BEMF durchzuführen. Folglich verhindert ein solcher Ansatz, dass der haptische Aktuator kontinuierlich angesteuert wird.
4 zeigt ein anderes Vibrationssystem 400 gemäß dem Stand der Technik. In diesem Beispiel ist ein LRA 405 mit einer Schaltung 410 verbunden, die einen H-Brücke-Klasse-D-Verstärker aufweist.
In Betrieb sieht der Klasse-D-Verstärker eine Spannung über den LRA 405 vor. Spannungs- und Stromerfassungskanäle, nicht gezeigt, werden verwendet, um im laufenden Betrieb den Strom und die Spannung über den LRA zu erfassen.
Dies ermöglicht ein Überwachen, ob das System mit der Resonanzfrequenz betrieben wird. Die Schaltung 410 wird dann verwendet, um die an den LRA angelegte Spannung zu regeln.
Ein solcher Ansatz ermöglicht eine Extraktion der LRA-Impedanz, erfordert jedoch eine relativ große Schaltung. Die Schaltung von 4 ist ungefähr 2- bis 3-mal größer als die Schaltung von 1. Ein solcher Ansatz erfordert auch hochpräzise ADCs und Klasse-D-Verstärker, die einen Leistungserbrauch signifikant erhöhen.
Das System von 4 kann auch durch Vorsehen einer Schritteingabe in den LRA beim Start und durch Messen der Resonanzfrequenz des LRA betrieben werden. Ein solcher Ansatz liefert eine gute Anfangsschätzung der LRA-Resonanz, ermöglicht jedoch keine kontinuierliche Verfolgung der Resonanz. Darüber hinaus erlaubt dieser Ansatz kein aktives Beschleunigen oder Bremsen.
5 zeigt die realen und imaginären Teile der Impedanz eines Sample-LRA als eine Funktion der Frequenz. Bei der Resonanzfrequenz von 175 Hz erreicht der Realteil der Impedanz einen Maximalwert. Bei einem Ansteuern einer konstanten Spannung über den LRA nimmt der Strom über den LRA bei Resonanz ab.
6 zeigt ein Verfahren zum Ansteuern eines haptischen Aktuators gemäß der vorliegenden Offenbarung.
In Schritt 610 wird ein Stromsignal vorgesehen, um den haptischen Aktuator anzusteuern. In Schritt 620 wird eine Spannung über den haptischen Aktuator gemessen, während der haptische Aktuator angesteuert wird. Die Spannung über den haptischen Aktuator weist eine gegenelektromotorische Kraft(BEMF - back electromotive force)-Komponente auf. Zum Beispiel kann die BEMF-Komponente eine Gegen-EMF-Spannung V_BEMF sein. In Schritt 630 wird das Stromsignal basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente angepasst. Das Verfahren kann ein Extrahieren der gegenelektromotorischen Kraft(BEMF)-Komponente aus der erfassten Spannung umfassen.
Dieser Ansatz kann verwendet werden, um eine präzise haptische Rückmeldung zu erlangen, ohne die Komplexität des Systems zu erhöhen. Dies bedeutet, dass ein haptisches System mit geringem Platzbedarf implementiert werden kann, wodurch es für den Einsatz mit mobilen Vorrichtungen und tragbaren Anwendungen geeignet ist. Eine Verwendung des obigen Verfahrens reduziert auch den Leistungsverbrauch des Systems.
7 zeigt ein haptisches System 700 zum Implementieren des Verfahrens von 6. Das System umfasst einen haptischen Aktuator 705, einen Stromregler 710, einen Spannungssensor 715 und eine Steuervorrichtung 720.
Der haptische Aktuator 705 kann auf verschiedene Arten implementiert werden. Zum Beispiel kann der haptische Aktuator eine Vorrichtung sein, die ausgebildet ist zum Bewegen einer Masse, wie einer exzentrischen rotierenden Masse, ERM (eccentric rotating mass), oder eines linearen resonanten Aktuators, LRA (linear resonant actuator).
Der Stromregler 710 hat einen Eingang zum Empfangen eines Steuersignals von der Steuervorrichtung 720 und einen Ausgang zum Liefern eines Stroms an den haptischen Aktuator 705. Der Stromregler 710 ist ausgebildet zum Anpassen des Stromsignals unter Verwendung des Steuersignals. Der Spannungssensor 715 ist zwischen dem haptischen Aktuator 705 und der Steuervorrichtung 720 gekoppelt. Der Spannungssensor 715 ist ausgebildet zum Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator. Die Steuervorrichtung 720 ist mit dem Stromregler 710 gekoppelt. Die Steuervorrichtung 720 ist ausgebildet zum Empfangen der Spannung über den haptischen Aktuator und zum Vorsehen eines Steuersignals an den Stromregler basierend zumindest zum Teil auf der Spannung über den haptischen Aktuator. Die Spannung kann eine Gleichspannung oder eine Repräsentation der Spannung sein, wie zum Beispiel ein gefilterter Wert der Spannung. Die Steuervorrichtung 720 hat einen ersten Eingang zum Empfangen eines Spannungswerts von dem Spannungssensor 715, einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Betriebssignals und einen Ausgang zum Vorsehen des Steuersignals. Das Betriebssignal kann ein Signal sein, um den haptischen Aktuator abhängig von einem bestimmten Umstand zu starten oder zu stoppen. Wenn das Beispiel eines Mobiltelefons betrachtet wird, kann das Betriebssignal zum Beispiel durch einen ankommenden Anruf oder eine Nachricht ausgelöst werden. Alternativ kann das Betriebssignal dadurch ausgelöst werden, dass der Benutzer den Bildschirm oder die Tastatur des Mobiltelefons berührt.
Der Stromregler 710 kann auf verschiedene Arten implementiert werden. Zum Beispiel kann der Stromregler einen Treiber aufweisen, wie eine differentielle H-Brücke, die mit einem Stromregelkreis gekoppelt ist. Der Stromregelkreis kann zum Beispiel eine PWM oder eine lineare Steuertechnik verwenden.
In Betrieb liefert der Stromregler 710 ein Stromsignal an den haptischen Aktuator 705. Der Spannungssensor 715 erfasst eine Spannung V_out über den haptischen Aktuator und sendet ein Rückkopplungssignal an die Steuervorrichtung 720. Zum Beispiel kann das Rückkopplungssignal gleich oder proportional zu V_out sein.
Die Steuervorrichtung 720 kann auf verschiedene Arten arbeiten. In einem ersten Ansatz extrahiert die Steuervorrichtung 720 eine BEMF-Komponente aus dem Rückkopplungssignal. Dies kann erreicht werden durch Subtrahieren des Ausdrucks IR von der gemessenen Spannung V_out, wie durch die obige Gleichung (1) ausgedrückt. Eine solche Subtraktion kann unter Verwendung von bekannten Werten von R und I digital durchgeführt werden. Alternativ kann die Subtraktion durchgeführt werden durch Entfernen eines Spannungswerts, der an dem Ende einer Abtastperiode gemessen wird, zum Beispiel ein an dem Zeitpunkt t2 in 9 gemessener Wert.
Die Steuervorrichtung 720 vergleicht dann einen Parameter der BEMF-Komponente mit einem Referenzwert. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung zumindest eine aus einer Amplitude, einer Phase oder einer Frequenz der BEMF-Komponente mit einem Referenzwert vergleichen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 720 eine Amplitude der BEMF-Komponente mit einem Maximalwert vergleichen. Alternativ oder in Kombination kann die Steuervorrichtung die Phase des BEMF-Signals im Vergleich zu dem Stromansteuersignal identifizieren.
In einem zweiten Ansatz wird das Rückkopplungssignal, zum Beispiel die Ausgangsspannung V_out, verwendet, ohne die BEMF-Komponente V_BEMF zu extrahieren. In diesem Fall kann eine Amplitude der Ausgangsspannung V_out an einem oder mehreren Zeitpunkten gemessen werden. Die gemessene Amplitude ist eine Funktion der BEMF-Komponente. Zum Beispiel kann die Amplitude der Ausgangsspannung V_out an einem Zeitpunkt gemessen werden, an dem erwartet wird, dass eine maximale Amplitude der BEMF-Komponente V_BEMF auftritt. Zum Beispiel kann in Bezug auf 9, bei der der haptische Aktuator bei einer Resonanzfrequenz betrieben wird, ein solcher Punkt in der Mitte zwischen den Zeitpunkten t0 und t2 sein oder in der Mitte zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 sein. Die Amplitude der Ausgangsspannung, die an diesem Punkt gemessen wird, kann dann mit einem bekannten Wert verglichen werden. Zum Beispiel kann der bekannte Wert ein Referenzwert der Amplitude von V_out sein, wenn der haptische Aktuator in einem bestimmten Regime betrieben wird. Zum Beispiel eine bekannte Amplitude von V_out an einem bestimmten Zeitpunkt, wenn der haptische Aktuator bei der Resonanzfrequenz betrieben wird.
Unter Verwendung entweder des ersten oder des zweiten Ansatzes kann die Steuervorrichtung in der Lage sein, ein Betriebsregime des Aktuators zu identifizieren. Zum Beispiel kann der Aktuator bei einer Resonanzfrequenz oder außerhalb der Resonanz betrieben werden, der Aktuator kann verlangsamt oder beschleunigt werden, usw. Die Steuervorrichtung 720 erzeugt dann ein oder mehrere Steuersignale, um das den haptischen Aktuator ansteuernde Stromsignal anzupassen.
Das Steuersignal kann basierend auf einem aktuellen Betriebspegel des Aktuators verglichen mit einem gewünschten Betriebspegel erzeugt werden. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung ein Betriebssignal empfangen, um den haptischen Aktuator bei der Resonanzfrequenz anzusteuern. Das erzeugte Steuersignal wird dann an den Stromregler 710 gesendet. Der Stromregler passt dann das Stromsignal unter Verwendung des Steuersignals an. Zum Beispiel kann der Stromregler zumindest eine aus Amplitude und Frequenz des Stromsignals ändern.
8 zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines haptischen Systems 800. In diesem Fall ist der haptische Aktuator ein LRA 805 mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss. Der Stromregler 810 umfasst eine differentielle H-Brücke, die mit einem Stromregelkreis gekoppelt ist. Die differentielle H-Brücke hat eine erste Brücke, die durch zwei Leistungsschalter gebildet wird, die mit einem ersten Treiber verbunden sind, und eine zweite Brücke, die durch zwei weitere Leistungsschalter gebildet wird, die mit einem zweiten Treiber verbunden sind. Die differentielle H-Brücke hat einen ersten Ausgang, der mit dem ersten Anschluss des LRA gekoppelt ist, und einen zweiten Ausgang, der mit dem zweiten Anschluss des LRA gekoppelt ist. Die Stromregelkreisschaltung hat einen ersten Eingang zum Empfangen des Steuersignals von die Steuervorrichtung 820, einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Stromwerts von der differentiellen H-Brücke und zwei Ausgänge zum Steuern des ersten und des zweiten Treibers der differentiellen H-Brücke.
Der Spannungssensor 815 umfasst einen Vorverstärker, der mit einem Analog-Digital-Wandler ADC (analogue to digital converter) gekoppelt ist. Der Vorverstärker hat einen ersten Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Anschlusses gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit dem zweiten Anschluss des LRA gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit einem Eingang des ADC gekoppelt ist.
Die Steuervorrichtung 820 kann eine digitale Steuervorrichtung zum Verfolgen der BEMF-Frequenz und -Amplitude sein. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung eine PID(proportional-integral-derivative)-Steuervorrichtung aufweisen. Zum Beispiel kann die PID-Steuervorrichtung verwendet werden zum Anpassen der Ansteuerfrequenz, um mit der Resonanzfrequenz des haptischen Aktuators übereinzustimmen. Die PID-Steuervorrichtung kann auch verwendet werden zum Anpassen der Ansteuerfrequenz derart, dass sie größer als die Resonanzfrequenz des haptischen Aktuators ist, um eine Übersteuerung zu erzielen. Die Steuervorrichtung 820 hat einen ersten Eingang zum Empfangen eines Spannungswerts von dem Spannungssensor 815 und zumindest einen Ausgang zum Vorsehen eines Steuersignals. In dem vorliegenden Beispiel hat die Steuervorrichtung einen ersten und einen zweiten Ausgang zum Vorsehen eines ersten bzw. eines zweiten Steuersignals. Das erste Steuersignal kann ausgebildet sein zum Steuern der Polarität des Ansteuerstroms und das zweite Steuersignal kann ausgebildet sein zum Steuern eines DC-Werts des Ansteuerstroms.
9 ist ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise des Systems von 8 darstellt, wobei die Profile des Stromantriebs 910, der Gegen-EMF-Spannung 920 und der Ausgangsspannung V_out 930 gezeigt werden.
In diesem Beispiel ist das Stromansteuersignal 910 ein Rechtecksignal. Zum Beispiel kann der Ausgangsstrom eine Polarität zwischen -50 mA und +50 mA ändern. Alternativ kann das Stromansteuersignal eine andere AC-Wellenform haben, wie eine Sinuswellenform, eine gestufte Sinuswellenform oder eine trapezförmige Wellenform. 9 zeigt den Betrieb des LRA bei oder nahe der Resonanz. In diesem Betriebsregime ändert das Stromsignal 910 die Polarität bei einer Frequenz, die gleich oder nahe der Resonanzfrequenz des haptischen Aktuators ist. Somit ist die Gegen-EMF-Spannung 920 phasengleich mit dem Stromansteuersignal 910.
Die Ausgangsspannung V_out 930 über den LRA kann durch die Gleichung (1) ausgedrückt werden als: V_out = IR + Ldi/dt + V_BEMF, wobei I der Stromantrieb ist, R der Widerstand des Vibrators ist, L die Induktivität des LRA ist und V_BEMF die Gegen-EMF-Spannung ist.
Eine Ansteuerperiode erstreckt sich zwischen den Zeitpunkten t0 und t4. An dem Zeitpunkt t0 beginnt der Stromantrieb 930 zu steigen.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 steigt der Strom 910 von einem negativen Stromwert auf einen positiven Stromwert an. Während dieser Zeit ist die di/dt-Komponente von V_out positiv. Die Ausgangsspannung 930 zeigt eine scharfe positive Spitze.
An dem Zeitpunkt t1 hat der Stromantrieb, 930 seinen positivsten Wert erreicht. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bleibt der Stromantrieb 910 im Wesentlichen konstant. Während dieser Zeit ist die di/dt-Komponente von V_out null oder nahe null. Die IR-Komponente von V_out ist ein positiver konstanter Wert. Daher entspricht die Ausgangsspannung 930 einer positiven DC-Komponente (IR) hinzugefügt zu einer positiven V_BEMF-Komponente.
An dem Zeitpunkt t2 beginnt der Stromantrieb 910 abzunehmen. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 nimmt der Strom von einem positiven Stromwert auf einen negativen Stromwert ab. Während dieser Zeit ist die di/dt-Komponente von V_out negativ.
An dem Zeitpunkt t3 hat der Stromantrieb 910 seinen negativsten Wert erreicht. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 bleibt der Stromantrieb 910 im Wesentlichen konstant. Während dieser Zeit ist die di/dt-Komponente von V_out null oder nahe null. Die IR-Komponente von V_out ist ein negativer konstanter Wert. Daher entspricht die Ausgangsspannung 930 einer negativen DC-Komponente (IR) hinzugefügt zu einer negativen V_BEMF-Komponente.
Die Ausgangsspannung wird typischerweise während der Zeitfenster t1-t0 und t3-t2 nicht gemessen, da jede während dieser Zeitfenster durchgeführte Messung durch das Einschwingverhalten des Stromreglers und des Spannungssensors verfälscht würde. Stattdessen wird die Messung der Ausgangsspannung außerhalb dieser Zeitfenster durchgeführt.
Während der Zeitfenster t2-t1 und t4-t3 tastet der Spannungssensor 815 die Ausgangsspannung V_out = IR + V_BEMF ab. Der Vorverstärkerteil des Spannungssensors filtert auch das PWM-Rauschen heraus. Die Steuervorrichtung 820 empfängt die Ausgangsspannung V_out und extrahiert V_BEMF. Die Steuervorrichtung wird dann verwendet, um Variationen in Amplitude und Frequenz von V_BEMF zu überwachen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 820 die Phase von V_BEMF mit der Phase des Stromsignals vergleichen. Wenn der haptische Aktuator bei der Resonanz ist, ist die Größe von V_BEMF maximal und V_BEMF ist phasengleich mit dem Stromansteuersignal. Die Steuervorrichtung 820 erzeugt dann ein oder mehrere Steuersignale, um das Stromsignal anzupassen.
Die Steuervorrichtung 820 kann implementiert werden zum Durchführen von verschiedenen Funktionalitäten. Zum Beispiel kann ein aktives Übersteuern erreicht werden durch Anpassen des DC-Strompegels. Ein Bremsen kann durch Invertieren der Phase des Ansteuerstromsignals erreicht werden. Zum Beispiel kann ein Bremsereignis implementiert werden durch Verzögern der Strompolaritätsänderung derart, dass die Polarität bei voller Periode anstelle von halber Periode umschlägt. Die resultierende Wellenform wäre somit um 180 Grad phasenverschoben von dem Anfangssignal.
Die Stromregelschaltung empfängt dann zumindest ein Steuersignal von der Steuervorrichtung 820 und verwendet das Steuersignal, um das Stromansteuersignal anzupassen. Das Steuersignal kann verwendet werden, um zumindest eine aus einer Amplitude und einer Phase des Stromsignals anzupassen. Zum Beispiel kann die Steuerstromregelschaltung das Steuersignal verwenden, um eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polaritätsänderungsereignissen anzupassen. Das Steuersignal kann verwendet werden, um die Ansteuerperiode (somit die Ansteuerfrequenz) des Ansteuerstroms anzupassen, um eine Resonanz des haptischen Aktuators zu erreichen. Als ein Ergebnis wird das Stromsignal angepasst, um einen gewünschten Effekt zu erreichen, wie eine aktive Beschleunigung oder ein aktives Bremsen des haptischen Aktuators.
10 zeigt das Stromsignal 1010 und die Ausgangsspannung 1030, die durch Simulieren eines Systems gemäß 8 erlangt werden. Eine nähere Darstellung 1040 des positiven Teils der Ausgangsspannung 1030 zeigt, dass die BEMF-Komponente des Signals ansteigt, wenn der LRA beschleunigt. Eine scharfe Spitze, die der di/dt-Komponente von V_out entspricht, ist auch während der Polaritätsänderung sichtbar. Wie oben erwähnt, ist das Stromansteuersignal nicht auf ein Rechtecksignal beschränkt.
Die 11(a) und 11(b) zeigen ein Beispiel eines Stromansteuersignals mit einer Trapezform 1110 bzw. einer gestuften Sinusform 1120. Die Wellenformen 1110 und 1120 haben eine Vielzahl von flachen Abschnitten entsprechend Zeitfenstern, während denen das Stromsignal im Wesentlichen konstant bleibt und die Ausgangsspannung gemessen werden kann. Die Dauer dieser Zeitfenster kann abhängig von der Charakteristik der Wellenform variieren. Durch Ansteuern des haptischen Aktuators mit einer Wellenform mit trapezförmiger Form ist es möglich, eine Verlustleistung des Systems zu reduzieren. Die Verlustleistung kann weiter reduziert werden durch Ansteuern des haptischen Aktuators mit einem Stromsignal mit gestufter Sinusform. In diesem Fall würde jedoch das Design des Systems komplexer werden. Zum Beispiel würden der Spannungsfilter und der Stromregelkreis eine schnellere Einschwingzeit erfordern. Dies könnte erreicht werden durch Implementieren einer Vorrichtung mit Filterung hoher Ordnung oder großer Bandbreite.
Es wäre auch möglich, den haptischen Aktuator unter Verwendung einer sinusförmigen Wellenform anzusteuern. In diesem Fall würde die Ausgangsspannung über den haptischen Aktuator an einem Zeitpunkt gemessen, der der maximalen Amplitude oder der minimalen Amplitude der sinusförmigen Wellenform entspricht.
Das haptische System von 8 kann auch zum Ansteuern einer ERM verwendet werden. In diesem Fall kann der Stromregler betrieben werden zum Vorsehen eines DC-Stroms anstelle eines AC-Stroms. Wenn der Stromregler mit einer differentiellen H-Brücke implementiert wird, kann das System weiterhin für ein aktives Beschleunigen und Bremsen der ERM verwendet werden durch Ändern der Polarität des Ansteuerstroms.
12 zeigt eine beispielhafte Stromreglerschaltung, die mit einem LRA 1205 gekoppelt ist. Die Stromreglerschaltung umfasst einen Stromregelkreis, der mit einer differentiellen H-Brücke verbunden ist. Der Stromregelkreis wird durch einen integrierten Digital-Analog-Wandler IDAC 1210 gebildet, der mit einem Stromspiegel gekoppelt ist, der durch die Transistoren M1 1215 und M2 1220 gebildet wird. Der Transistor M2 ist größer als M1. Zum Beispiel kann M2 tausendmal größer als M1 sein. Der Treiber der differentiellen H-Brücke umfasst einen ersten Treiber 1225, der mit den Transistoren M3 1230 und M4 1235 gekoppelt ist; und einen zweiten Treiber 1250, der mit den Transistoren M5 1240 und M6 1245 gekoppelt ist. Die Transistoren M3, M4, M5 und M6 sind angeordnet, um eine H-Brücke zu bilden. Die Transistoren M1, M2, M3 und M5 können P-Kanal-MOSFETs sein, während die Transistoren M4 und M6 N-Kanal-MOSFETs sein können. Ein Drain von M3 ist mit einem Drain von M4 an einem Schaltknoten S1 gekoppelt und ein Drain von M5 ist mit einem Drain von M6 an einem Schaltknoten S2 gekoppelt. Der LRA 1205 ist mit den Schaltknoten S1 und S2 verbunden. Ein Drain des Transistors M2 ist mit einer Source der Transistoren M3 und M5 gekoppelt.
In Betrieb empfängt der IDAC ein erstes digitales Signal von der Steuervorrichtung (nicht gezeigt), um eine Amplitude des Stromsignals zu steuern. Das digitale Signal wird durch den IDAC in einen Strom I1 umgewandelt. Ein Ändern des Stroms I1 ändert auch den Strom I2 über den Transistor M2. Durch Variieren von I1 kann daher die Schaltung die Amplitude des Ansteuerstroms anpassen, der von der differentiellen H-Brücke an den LRA vorgesehen wird. Der Treiber 1225 empfängt ein zweites digitales Signal von der Steuervorrichtung, um die Polarität des Stromsignals zu steuern.
13 zeigt ein anderes Beispiel einer Stromreglerschaltung, die mit einem LRA gekoppelt ist. Die differentielle H-Brücke ist identisch zu der unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen differentiellen H-Brücke, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um die gleichen Komponenten zu beschreiben. Der Stromregelkreis umfasst einen Fehlerverstärker 1305, einen Komparator 1310 und eine Zustandsmaschine FSM (finite-state machine) 1315.
Ein Stromsensor 1320 ist mit einem Ausgang der differentiellen H-Brücke gekoppelt. Zum Beispiel ist der Stromsensor 1320 mit dem Schaltknoten S1 gekoppelt, um den Ansteuerstrom zu erfassen.
Der Fehlerverstärker 1305 hat einen ersten Eingang zum Empfangen eines durch den Stromsensor 1320 erfassten Stromwerts, einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Signals von einem mit der Steuervorrichtung (nicht gezeigt) verbundenen DAC 1325 und einen mit einem Filter 1330 gekoppelten Ausgang. Der DAC ist ausgebildet zum Empfangen eines ersten Steuersignals von der Steuervorrichtung.
Der Komparator 1310 hat einen ersten Eingang zum Empfangen eines Ausgangs des Filters 1330, einen zweiten Eingang, der mit einem Rampengenerator 1335 gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit der FSM 1315 gekoppelt ist.
Die FSM 1315 hat einen ersten Eingang zum Empfangen eines Ausgangs des Komparators 1310, einen zweiten Eingang zum Empfangen eines zweiten Steuersignals von der Steuervorrichtung zum Steuern der Polarität des Stromsignals, und einen dritten Eingang zum Empfangen eines Pulsweitenmodulations(PWM - pulse width modulation)-Signals von einem PWM-Generator (nicht gezeigt). Die FSM hat einen Ausgang, der mit der differentiellen H-Brücke gekoppelt ist. Zum Beispiel ist die FSM mit dem Treiber 1225 und mit dem Treiber 1250 verbunden. In Betrieb empfängt der DAC 1325 das erste Steuersignal von der Steuervorrichtung, um eine Amplitude des Stromsignals zu steuern. Das Steuersignal ist ein digitales Signal, das von dem DAC in ein analoges Signal umgewandelt wird. Der Fehlerverstärker erzeugt ein Fehlersignal basierend auf dem von dem DAC empfangenen analogen Steuersignal und dem von dem Stromsensor 1320 empfangenen Stromwert. Das Fehlersignal wird durch den Filter 1330 gefiltert. Der Komparator 1310 vergleicht das Fehlersignal mit einem durch der Rampengenerator 1335 erzeugten Rampensignal und liefert ein Logiksignal an die FSM.
Die FSM empfängt das Logiksignal von dem Komparator 1310, das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung und das PWM-Signal und sieht ein Logiksignal vor zum Steuern der Transistoren M3, M4, M5 und M6 der differentiellen H-Brücke.
Der Stromregler von 13 ist energieeffizienter als der Stromregler von 12.
14 zeigt die Profile des Stromantriebs 1410 und die Ausgangsspannung V_out 1430, die von einem Stromregler vorgesehen wird und über eine ERM angelegt wird.
An dem Zeitpunkt t0 beginnt der Strom 1410 über die ERM anzusteigen und die Spannung 1430 über die ERM steigt stark an.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 steigt der Strom 1410 weiter bis auf einen Maximalwert an. Zum Beispiel kann die Zeit t1-t0 100-200 µs betragen. Während dieser Periode nimmt die Spannung 1430 ab.
An dem Zeitpunkt t1 hat der Strom 1410 einen maximalen Wert erreicht und die Spannung 1430 erreicht ein lokales Minimum. An diesem Punkt ist V_BEMF null oder hat einen vernachlässigbaren Wert.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 steigt V_BEMF an, um einen maximalen Wert an dem Zeitpunkt t2 zu erreichen, wenn die ERM mit voller Geschwindigkeit betrieben wird.
ERMs haben eine relativ lange Anlaufzeit in der Größenordnung von Hunderten von ms, daher benötigt V_BEMF eine gewisse Zeit, um sich über den Motor aufzubauen. Folglich ist die Spannung über die ERM beim Start, sobald der Stromregelkreis eingeregelt ist (100-200 µs), gleich zu dem IR-Abfall plus einer vernachlässigbaren Menge an BEMF.
Indem eine Abtastmessung an dem oder etwa an dem Zeitpunkt t1 durchgeführt wird, ist es möglich, eine Referenz entsprechend dem Wert von V_out zu erlangen, wenn V_BEMF ungefähr null ist. Der Wert von V_BEMF(t) kann durch Messen von V_out an einem späteren Zeitpunkt gemäß Gleichung (3) erlangt werden. $V_{B E M F} (t) = V_{O u t} (t) - V_{O u t} (t 1)$
Für Fachleute ist offensichtlich, dass Variationen der offenbarten Anordnungen möglich sind, ohne von der Offenbarung abzuweichen. Obwohl das haptische System der Offenbarung in Bezug auf LRA- und ERM-Aktuatoren beschrieben wurde, können andere Typen von haptischen Aktuatoren verwendet werden. Zum Beispiel kann das System mit elektroaktiven Polymer-Aktuatoren oder piezoelektrischen Aktuatoren verwendet werden. Demgemäß ist die obige Beschreibung des spezifischen Ausführungsbeispiels nur auf beispielhafte Weise und nicht zum Zweck einer Beschränkung. Für Fachleute ist offensichtlich, dass geringfügige Modifikationen ohne signifikante Änderungen der beschriebenen Operation vorgenommen werden können.

Claims

Eine Vorrichtung zum Steuern eines haptischen Aktuators, wobei die Vorrichtung aufweist einen Spannungssensor zum Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator, wobei die Spannung über den haptischen Aktuator eine gegenelektromotorische Kraftkomponente aufweist; und einen Stromregler, wobei der Stromregler ausgebildet ist zum Vorsehen eines Stromsignals zum Ansteuern des haptischen Aktuators und zum Anpassen des Stromsignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die eine Steuervorrichtung aufweist, die mit dem Stromregler und dem Spannungssensor gekoppelt ist; wobei die Steuervorrichtung ausgebildet ist zum Empfangen der Spannung über den haptischen Aktuator und zum Vorsehen eines Steuersignals an den Stromregler.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Steuersignal ausgebildet ist zum Anpassen zumindest einer aus einer Amplitude und einer Phase des Stromsignals.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuervorrichtung ausgebildet ist zum Extrahieren der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aus der Spannung und zum Erzeugen des Steuersignals basierend zumindest zum Teil auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stromsignal einen Teil aufweist, der im Wesentlichen konstant bleibt während eines Zeitfensters; und wobei der Spannungssensor ausgebildet ist zum Erfassen der Spannung über den haptischen Aktuator an einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuervorrichtung ausgebildet ist zum Überwachen eines Parameters der gegenelektromotorischen Kraftkomponente; und zum Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem Parameter.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung ausgebildet ist zum Vergleichen des Parameters mit einem Referenzwert.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Parameter zumindest eines aus einer Amplitude, einer Phase und einer Frequenz der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aufweist.
Die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromregler einen Stromtreiber aufweist, der mit einem Stromregelkreis gekoppelt ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Stromregelkreis einen Stromsensor zum Erfassen des Stromsignals und einen Komparator zum Vergleichen des Stromsignals mit dem Steuersignal und zum Erzeugen eines Fehlersignals aufweist.
Ein haptisches System, das einen haptischen Aktuator aufweist, der mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gekoppelt ist, um den haptischen Aktuator zu steuern.
Eine mobile Vorrichtung, die ein haptisches System gemäß Anspruch 11 aufweist.
Ein Verfahren für einen Betrieb eines haptischen Aktuators, das aufweist Vorsehen eines Stromsignals zum Ansteuern des haptischen Aktuators; Erfassen einer Spannung über den haptischen Aktuator während des Ansteuerns des haptischen Aktuators; wobei die Spannung über den haptischen Aktuator eine gegenelektromotorische Kraftkomponente aufweist; und Anpassen des Stromsignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, das ein Extrahieren der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aus der erfassten Spannung aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, das aufweist ein Identifizieren eines Zeitfensters, während dem das Stromsignal im Wesentlichen konstant bleibt; und Erfassen der Spannung über den haptischen Aktuator an einem Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Anpassen des Stromsignals ein Erzeugen eines Steuersignals basierend auf der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, das ein Überwachen eines Parameters der gegenelektromotorischen Kraftkomponente; und Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem Parameter aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Erzeugen des Steuersignals ein Vergleichen des Parameters mit einem Referenzwert aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei der Parameter zumindest eine aus einer Amplitude, einer Phase und einer Frequenz der gegenelektromotorischen Kraftkomponente aufweist.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, das ein Erfassen des Stromsignals, Vergleichen des Stromsignals mit dem Steuersignal und Erzeugen eines Fehlersignals aufweist.